热泵技术

热泵技术（精选9篇）

篇1：热泵技术

地源热泵技术

1、地源热泵技术属可再生能源利用技术 地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。

2、地源热泵属经济有效的节能技术 地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的地源热泵，平均来说可以节约用户30～40%的供热制冷空调的运行费用。

3、地源热泵环境效益显著 地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量；属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

4、地源热泵一机多用，应用范围广 地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统；可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。

5、地源热泵空调系统维护费用低 在同等条件下，采用地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用，它的机械运动部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，其地下部分可保证50年，地上部分可保证30年，因此地源热泵是免维护空调，节省了维护费用，使用户的投资在3年左右即可收回。此外，机组使用寿命长，均在15年以上；机组紧凑、节省空间；自动控制程度高，可无人值守。地源热泵缺点 当然，象任何事物一样，地源热泵也不是十全十美的，如其应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同；采用地下水的利用方式，会受到当地地下水资源的制约，实际上地源热泵并不需要开采地下水，所使用的地下水可全部回灌，不会对水质产生污染。

篇2：热泵技术

一、污水源热泵(1)污水源热泵系统第一代系统有防阻机(哈工大的专利)，因为第一代产品技术还不太成熟，产品有一定的瑕疵，根据用户反映运行效果也不太好，在这里就不再聱述了。第二代系统如图1所示，采用闭式污水源热泵系统，污水先通过流道式污水换热器将热量或冷量传递给清洁水(起中介导热作用，又称中介水)，中介水再进入热泵机组进行冷热量转换。全系统分为三个子系统：(1)污水开式子系统(2)中介水闭式子系统(3)末端循环水子系统。现在也已经有了第三代产品，就是污水直接进热泵机组(污水只是经过一下初过滤--全自动液体过滤器)，不再经过换热器，当然也没有换热器了。也许会有好多人担心污水会腐蚀、堵塞机组或者在机组中结垢，但请相信科学的发展，机组管路系统内壁涂有一种纳米涂层，能够有效的解决污水的腐蚀、堵塞、结垢问题。至于机组的寿命，厂家承诺的是15年，但现在还无可考证。污水源热泵工程的建设，除了需要按建筑用水量建设污水泵站蓄水池外，按单项建设一般可分为：(1)污水的取水和排水系统工程建设(2)水泵、换热器、热泵机组购置及安装，按工程需求量(3)热泵机房管线等安装建设(4)热泵站低压配电控制系统建设。(2)污水源热泵的优势.1、城市污水源热泵空调技术能实现冬季供暖、夏季空调、全年生活热水供应(很廉价的热水供应方案)、夏季部分免费生活热水供应。城市污水热泵空调是一项高新技术，具有节能、环保及经济效益，符合经济与社会的可持续性发展战略。

2、城市污水源热泵机组以污水为冷热源，冬季采集来自污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能(1份)，将所取得的能量(大于4份)供给室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季空调的目的。它有以下特点：(1)环保效益显著城市污水源热泵是利用了污水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统，实习报告《热泵技术实习报告》。供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，环境效益显著。(2)高效节能冬季，污水温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季污水温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。(3)运行稳定可靠污水的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。(4)一机多用，应用范围广此热泵系统可供暖、空调，生活热水供应(夏季免费)等。一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。

二、地源热泵(1)地源热泵系统的设计该系统设计的关键是在打井数(地埋管长度)的确定上，而地埋管的设计需要建筑的冷负荷、热负荷。地埋管在夏季向土壤的散热量为建筑物总的冷负荷值，热泵机组的功率以及设备的散热量之和；冬季从土壤中吸收的热量为建筑物的总热负荷与热泵机组功率的之差，故夏季散热量远大于冬季，初步确定应按照夏天的最不利工况进行计算。根据经验值夏天的单位孔深的传热量为60-70w/m.而打井的具体深度就应该根据当地地质条件来定了。尤其要注意的是，在施工前一定要做该地区土壤的热响应试验。(2)地埋管的布置考虑现场可用地表面积、当地土壤类型以及钻孔费用，确定地埋管采用垂直竖井布置，还是水平布置。根据埋管方式不同，垂直埋管大致有3种形式：(1)U型管(2)套管型(3)单管型。本工程采用每个竖井中布置单U型管。因套管型的内、外管中流体热交换时存在热损失，单管型的使用范围受水文地质条件的限制。而U型管应用最多，管径一般在50mm以下，埋管越深，换热性能越好，其中使用最普遍的是每个竖井中布置单U型管。地下热交换器中流体流动的回路形式有串联和并联两种，串联系统管径较大，管道费用较高，并且长度压降特性限制了系统能力。并联系统管径较小，管道费用较低，且常常布置成同程式，当每个并联环路之间流量平衡时，其换热量相同，其压降特性有利于提高系统能力，因此，本次工程中采用并联同程式。管材选用的是聚乙烯(pE)管材。(3)土壤热泵中央空调的优势1.技术成熟：本系统在北欧、北美已普遍应用近30年，技术成熟、可靠。2.运行节能：土壤源热泵夏季冷凝温度比风冷热泵低。冬季利用地下土壤热量供热比风冷热泵COp(能效比)值高出40%左右，运行费用可降低30-40%。3.运行安全可靠：基本不受环境气温的影响：系统简单，省去冷却塔等部件的维护工作，可稳定持续地供冷供热。4.利于环保：系统全部为闭式循环，不会造成地下水的污染；即无直燃机的二氧化碳排放，又无风冷机的噪音污染，运行安静、占地面积小，布置灵活，不影响建筑外观。5.一机多用：既可制冷又可制热，尚可供应生活热水。6.土壤源热泵机组放置在封闭机房内，机组噪声和机组的检修对住户干扰最少。7.使建筑物成为环保型低消耗建筑，符合国际发展趋势。(4)土壤源热泵系统示意图

三、水源热泵(一)水源热泵简介水源热泵是一种利用地下浅层、地热资源(包括地能、地下水、土壤或地表水等)的即可供热，又可供冷的高效节能的空调系统。水源系统分为地下、地表和土壤源三种形式，土壤源即俗称的地埋管，可以平行布置，也可垂直布置。地下水源分为直接和间接的两种形式，直接的就是经过水源热泵系统回地下，间接的就是经过换热器返回地下水源。水源热泵是一个针对现场的实际情况来选择的空调系统，首先，如果我们想推水源热泵机组，我们就应该了解使用空调的这个地方的水源的条件，水量是否充足，水温是否适度，水质适宜，供水稳定，回灌顺畅，也就是水质、水温和水量，必须对这个作详细的了解，才能针对项目推水源热泵系统。如果有水资源管理部门，需要咨询的主要问题：

1、水文地质条件

2、单井出水量和回灌量

3、水质分析数据

4、水温变化数据

篇3：热泵技术

1 热泵技术

1.1 热泵基本工作原理

热泵主要有蒸汽压缩式热泵与吸收式热泵两类,本文只介绍常见的蒸汽压缩式热泵系统。压缩机所消耗补偿功(一般由电能转换),使工质不断地从低温环境中吸热,并向高温环境放热,周而往复地进行循环。所以热泵实质上是一种热能提升装置,它本身消耗一部分能量,把环境介质中贮存的能量加以挖掘,提高温度进行利用。另外,热泵过程与制冷过程的原理和系统设备的组成是一样的,只是利用的目的不一样。当需要用蒸发器制取的冷量Q0来冷却室内环境时,我们称之为制冷循环;当需要用冷凝器放出的热量QK来加热环境时,我们称之为热泵循环。

1.2 热泵循环的性能系数

衡量系统的经济性指标公式是:性能系数=系统收益/系统代价。热泵循环的性能系数(即供热系数)ζ[3]用下式表示:

ζ=QK/P=(Q0+P)/P=1+ε (1)

其中,P为压缩机消耗的补偿功,W;Q0为系统从低温环境吸收的热量,W;QK为系统向高温环境的供热量,W;ε为制冷系数,ε=Q0/P。

由式(1)可见,ζ恒大于1,即热泵的热力学经济性比直接消耗电能或燃料加热的方式都要好[4],在节能方面具有重要意义。

2 太阳能热泵

由于太阳能受环境等因素影响较大,热流密度低,尤其是在严寒地区,单独利用太阳能对建筑物进行供暖或生产生活热水,一般很难满足要求[6]。要解决这一问题,热泵技术与太阳能利用相结合无疑是一种好的选择方法,这就是所谓太阳能热泵系统。优先利用太阳能为蓄热器(保温水箱)蓄能,将太阳能集热板收集的热量交给保温水箱,达到蓄热的目的,热泵作为太阳能的辅助供热系统。当太阳能无法维持水池温度在一定水平时,热泵则向蓄能水池供热,保持水池的温度。无论如何,当保温水箱中的水温与太阳能集热器出水水温相差不大时,应停止太阳能上水泵的运行,当从保温水箱来的热泵机组回水水温达到一定值时,机组应停止运行[8]。同传统的太阳能直接供热系统相比,太阳能热泵的最大优点是可以采用结构简易的集热器,集热器成本较低[9]。

3 地源热泵

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供热又可制冷的高效节能系统,主要分三部分:室外地能换热系统(埋地换热器)、热泵机组系统和用热末端系统。地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源。在实际工程中,不同的土壤和水资源利用的成本差异是相当大的。对于地下水的抽取使用,必须考虑到使用地的地质结构,保证用后尾水的回灌可以实现,同时考虑此过程对生态环境的影响[3]。

4 太阳能—地源联合热泵系统

单纯利用太阳能时,寒冷天气、阴天、雪天有热量不足的缺点;而地热能相对比较稳定[9],两者的结合具有互补性。太阳能集热器系统与地源热泵相结合对建筑物进行供热或制冷,在理论上和技术上完全可行[10]。我把它称之为“太阳能—地源联合热泵系统”。

4.1 系统方案实例介绍

1)夏季制冷:在蒸发器一侧,冷媒水经过阀门形成一个循环,向室内风机盘管空调系统供冷。在冷凝器一侧,地下热交换盘管把冷凝热释放到土壤中。2)冬季供热:冷媒水到集热器蓄热装置,吸收地源热能与太阳能集热能,温度升高,回到蒸发器,形成冷冻水循环;集热器蓄热装置的水不断通过泵从土壤与太阳能集热器获取热能;而在冷凝器侧,此时热量释放到缓冲蓄热器里。3)地板供暖:通常情况下,由缓冲蓄热器→辅助燃气加热器→泵→水分配器→地板供暖→缓冲蓄热器进行地板式采暖。必要时也可起用备用供暖系统:此时,由冷凝器直接向室内风机盘管供用热水,加热室内空气。4)供生活用热水:夏季,太阳能集热器来的热水直接进缓冲蓄热器,由太阳能收集或冷凝器散发出来的热量进缓冲蓄热器进行水的预热,自来水进缓冲蓄热器,再由燃气加热器加热,然后到厨房与浴室热水系统。冬季,太阳能集热器来的热水不直接进缓冲蓄热器,自来水进热交换器被加热,供生活热水,在换热器另一侧,热水由缓冲蓄热器→辅助燃气加热器→热交换器与自来水进行热交换后降温,然后由泵将其抽出,与地板供热的那一路混合后到缓冲蓄热器。

4.2 系统方案的一些事项说明

当冬季不适合使用太阳能或者系统停止运行时,设在屋顶的太阳集热器和管道系统需要放空存水,否则存在冻裂的危险。也可以配制一定浓度的防冻液作为系统工质。按当地最低气温,留适当余量来配制防冻液[11]。此外,长时间停止运行后,重启用太阳能系统之前,还需对整个系统进行试水和维修,因经过一个严冬的气温变化,太阳能管道系统难免有许多地方出现渗漏现象。

本系统优先利用太阳能,由屋顶的太阳热水器将水预热,作为燃气加热器的给水来源。根据预先设定的太阳集热器出口水温的上下限,自动起停集热器和热水储水罐之间的循环泵。当阳光和温度适宜,集热器出口温度达到某一设定值时,上水泵运转,使被加热水在连接储水罐和集热器的管道系统中不断循环将水加热;而当温度低于某一设定值时,上水泵停止运行,同时系统通过双向单流阀自动排空。地下盘管循环水系统启动、电磁阀的启闭、冷凝水泵的运行、空调(热泵)机组的起停及辅助燃气加热器的运行均采用温度控制或温差控制的方式。

4.3 系统特点

1)可以抽取分散而储量又十分巨大的低品位能量(太阳能与地表热),实现对低品位环境能的挖掘、收集利用,大大扩宽了能量的利用范围,降低常规能源的消耗速度。2)太阳能、地热能是清洁环保且“可再生”的能源,过程几乎不产生污染,具有显著的环境效益。3)系统的高效性。热泵循环性能系数ζ>1,即热泵的热力学经济性比单纯消耗电能制热或直接消耗常规能源(煤或石油等)加热的方式都要好。工程实践证明,该系统节能效果显著[10]。4)全年温度波动小、较为稳定的地热能克服了单纯利用太阳能做热源时受环境、气候等因素影响较大的缺点;太阳能无处不在、取之不尽,而地热能则受当地水源条件和地质条件的限制。5)可以实现三方面功能:夏季空调,冬季供暖,全年供用生活热水。

5 结语

节能与环保的理念日益深入到每位工程技术人员、甚至每位国民的心中。太阳能具有储量的无限性,经济性,清洁性;地源热泵具有循环利用性、地热源的丰富性、节能性、环保性及相对稳定性,两者结合将加大能源的更广泛、更完善的利用,对资源起到节约作用。太阳能和地源热泵技术作为一种节能、环保的空调与供热方式,为我国能源的有效利用与可持续发展带来了契机。在不远的将来,随着国民经济实力和生活水平的提高、研究和技术人员的不断努力,这项技术在中国一定有广阔的发展前景。

摘要：介绍了热泵、太阳能热泵及地源热泵的基本原理,着重讲述了“太阳能—地源联合热泵”系统的实际应用方案及系统的特点,指出热泵系统具有节能和扩大能量使用范围的意义,同时太阳能与地热能作为清洁、总量巨大的可再生能源,两者具有互补性,可以降低常规能源的消耗,具有显著的环保效益。

篇4：浅析地源热泵技术

关键词：地源热泵；地热资源（地能）；概念原理；种类安装；高效环保

中图分类号：P754 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）07-

由于全世界经济的快速发展和人口的急剧增长，生态破坏、环境污染和资源匮乏日益严重，节能减排、低碳环保已成为社会持续健康发展的新主题。人类找寻利用低耗高效的能源已成为当务之急，地源热泵就具备这方面得天独厚的优势。

地源热泵技术利用了恒温带地下浅层的含水层即地热资源也称地能（包括地下水、土壤、地表水或海水等）向建筑物冬季供热和生活热水，夏季供冷的高效节能环保空调系统。地源能是一种洁净的可再生能源，它具有热流密度大、方便收集和输送、参数稳定、使用方便、不受区域限制等优点。作为能量来源，依靠少量的高品位能源（如电能）驱动，通过与地能的交换实现低品位热能向高品位能热的转移。冬季里，把地能中的热量“取”出来提高温度后，供给室内取暖；夏季里，把室内的热量“取”出去，释放到地能中，在一个年度里实现一个冷热循环，而且还不影响地下温度的均衡。通常将以土壤的蓄热量、蓄冷量为冷热源的空调系统称为地源热泵。由于系统采用了特殊的换热方式，使高达70%的能量来源于土壤而约30%的能量来自电力，因此这项技术具有传统空调无法比拟的高效节能的特点，它实现了节能与环保的统一。

1 构造及原理

地源热泵和制冷的原理及系统设备的组成功能基本是相同的。

地源热泵系统由三个关键部位组成：室外地能换热系统、地源热泵机组和室内末端装置系统组成。热泵机组为动力部位，由制冷压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等辅助设备构成闭合回路。压缩机起着压缩和输送制冷剂从低温低压处到高温高压处的作用，是系统的心脏，蒸发器是运送冷量的设备，它的作用是使经膨胀阀流入的制冷剂液体蒸发吸收被冷却物的热量，达到制冷的效果。冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量和压缩机做功转化的热量在冷凝器中被冷却介质（水或空气）一并带走，达到制热的效果。膨胀阀对高温高压制冷剂液体进行节流降压和调节进入蒸发器的制冷剂流量。

1.1 制冷状态下

地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液相变转化的循环。通过蒸发器内冷媒的蒸发将风机盘管循环所带的热量吸收至冷媒中在冷媒循环流动的同时再通过冷凝器内冷媒的冷凝由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，然后由水路循环转移至地下水或土壤里，在室内热量不断转移至地下的过程中，经过风机盘管，以低于13℃的冷风形式给房间供冷。

1.2 供暖状态下

地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过换向阀将冷媒流动方向换向，由地下的水路循环吸收地下水或土壤中的热量，通过冷凝器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒流动循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷凝，由风机盘管将冷媒所携带的热量吸收，在地下的热量不断转移至室内的过程中，以35℃以上的热风形式向室内供暖。

2 地源热泵的优点

高效节能：极大地利用了地球浅层地热资源，用1kW电可制造4kW以上的冷热量。

运行费用低：运行费用比传统中央空调节省约50%左右。

节省投资：无须设置冷却塔、锅炉等设备，没有外挂机，没有噪音，节省建筑面积，设备可分期投资。

安全环保：消除了燃烧或爆炸隐患，不向周围环境排放有害气体和排热，没有热岛效应。

运行可靠：系统不受外界气候变化影响，机组运行稳定，使用寿命20年以上，是分体或窗式机的2～4倍。

维护简单：系统结构简单，故障点少，无需专人管理，运行费用低。

独立计费：可分区、分户安装，单独控制，实现独立计费功能。

使用灵活：一机多用，集空调制冷、供暖制热、供生活热水于一体。

3 地源热泵的种类和安装

室外水环路换热系统为热泵机组提供冷热源，根据室外水环路的形式的不同，地源热泵系统可以划分为以下几种类型：开式、闭式、辅助系统。

3.1 开式系统

如果建筑附近地区有诸如湖水、河水、地下水、矿井水这样的自然水源可作为冷热源，开式系统就可利用这样的自然水源作为冷热源，通过热泵技术将水资源中的低品热能转化为用于供热的高品热能以及用作制冷时的冷却水，所耗的能量仅为占总供热（或制冷）量的四分之一的用电量，从而能够节约大量的运行费用。

采用地表水（如湖水、河水等）时，只须从上游取水，向下游回水。而从地下抽取地下水时，须在适当地抽取深度上利用水质较好地下水（地表水）作为直接能源，且抽水井必须有足够的水量以满足机组运行所需水量要求。在这样理想的状况下，地表水（地下水）源热泵系统应用是一种非常经济的系统形式，但受到地下水资源的限制。

3.2 闭式系统

如果建筑物周围有较大的绿化带或空地时可以采用闭式系统。闭式系统是一种以土壤为冷热源的热泵系统，室外水环路系统采用封闭的管线，内加水或防冻液作为中间介质与大地进行热交换。制冷工况时，系统将热量从建筑物内转移到大地，制热工况时，系统从大地吸收热量并转移到建筑物内。利用土壤这样的稳定热源，地源热泵可以全年提供可靠有效的舒适性。

闭式系统包括地下封闭的高密度聚乙烯管（PE管）热交换管路，水或防冻液作为中间介质以及循环泵。当系统处于制冷工况时，管内液体温度将会上升，热量被散发到较冷的大地中去，相对的，当系统处于供热工况时，管内液体温度下降，热量从大地吸入。循环泵运行系统中的循环水或防冻液。

高密度聚乙烯管（PE管）热交换管路可以采用垂直或水平安装，或是浸没在池塘中或湖中。设计适当时，这三种形式都以相似的效率运行，高密度聚乙烯塑料管用于闭合式环路安装，管接头用热熔形成接头，因此接头比管道本身还要结实。管环路的预计使用寿命达50年。环路管长的设计与土壤的性质，埋管方式等多方面因素有关。

3.3 辅助系统

在没有自然的冷热源可利用的情况下，可以采用闭合环路水源热泵系统。夏季采用冷却塔散出系统多余热量，冬季通过辅助热源（如外围热网、辅助锅炉等）补充系统热量，此时系统水环路的水温宜保持在15℃～35℃之间。闭合环路水源热泵系统采用一个双管封闭的水系统并联连接建筑物中各个区域的水源热泵机组，通过闭合环路中水温保持在15℃～35℃之间的水的循环保证机组的运行，为保证系统水温维持在15℃～35℃之间常常需要用辅助热源和散热设备，当系统水温比15℃低时利用加热装置加热，当循环水温高于35℃时，利用冷却塔进行冷却。

4 与其他能源的耗能效率比较

地缘热泵马这些能源的耗能效率比较，效率要高几倍电能：100%，天然气：92%，油料：85% 地源热泵空调：300%～400%。

5 应用范围

学校、宾馆、娱乐城、室内游泳馆、温室、工业建筑厂房、商场医院、大型公共场所、别墅、员工洗澡堂、桑拿馆等的。

概括而言，地源热泵空调系统的能量来源于自然能源，它不向大气环境排放任何有毒有害气体和废水，是一种低碳环保的“绿色空调”，是21世纪可使用的节约高效的供冷、供暖空调技术体系，节能高达70%，经过2～4年的运行，节省的运行费用就可收回该系统的投入成本，没有寒带、温带、热带使用地区的限制，它将为世界经济可持续健康高速发展带来新的契机。

参考文献

[1] 姬安娜，等.环保节能地源热泵技术应用研究[J].

[2] 环境保护与循环经济，2008.

[3] 吴春红.浅谈地源热泵[M].能源与节能，2011.

作者简介：代桂华（1964-），女，陕西西安人，西安市干鲜果副食公司工程师，研究方向：空调制冷工程。

篇5：地源热泵技术与建筑节能

作者: 收录来源: 中国建设科技网

【摘要】随着经济的发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供热和空调已成为普遍的需求。在发达国家中，供热和空调的能耗可占到社会总能耗的25-30%。我国的能源结构主要依靠矿物燃料，特别是煤炭。矿物燃料燃烧产生的大量污染物，包括大量SO2、NOX等有害气体以及CO2等温室效应气体。大量燃烧矿物燃料所产生的环境问题已日益成为各国政府和公众关注的焦点。我国的供热已经历了一家一户的小煤炉到燃煤锅炉的转变。现在又进一步禁止在城镇建设中小型燃煤锅炉房，体现了政府对保护大气环境的高度重视。因此，除了集中供热的型式以外，急需发展其他的替代供热方式。热泵就是能有效节省能源、减少大气污染和CO2排放的供热和空调新技术。

一、热泵与建筑供热空调

随着经济的发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供热和空调已成为普遍的需求。在发达国家中，供热和空调的能耗可占到社会总能耗的25-30%。我国的能源结构主要依靠矿物燃料，特别是煤炭。矿物燃料燃烧产生的大量污染物，包括大量SO2、NOX等有害气体以及CO2等温室效应气体。大量燃烧矿物燃料所产生的环境问题已日益成为各国政府和公众关注的焦点。我国的供热已经历了一家一户的小煤炉到燃煤锅炉的转变。现在又进一步禁止在城镇建设中小型燃煤锅炉房，体现了政府对保护大气环境的高度重视。因此，除了集中供热的型式以外，急需发展其他的替代供热方式。热泵就是能有效节省能源、减少大气污染和CO2排放的供热和空调新技术。

热泵(制冷机)是通过作功使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。建筑的空调系统一般应满足冬季的供热和夏季制冷两种相反的要求。传统的空调系统通常需分别设置冷源(制冷机)和热源(锅炉)。建筑空调系统由于必须有冷源(制冷机)，如果让它在冬季以热泵的模式运行，则可以省去锅炉和锅炉房，不但节省了初投资，而且全年仅采用电力这种清洁能源，大大减轻了供暖造成的大气污染问题。

采用热泵为建筑物供热可以大大降低一次能源的消耗。通常我们通过直接燃烧矿物燃料(煤、石油、天然气)产生热量，并通过若干个传热环节最终为建筑供热。在锅炉和供热管线没有热损失的理想情况下，一次能源利用率(即为建筑物供热的热量与燃料发热量之比)最高可为100%。但是，燃烧矿物燃料通常可产生1500-1800℃的高温，是高品位的热能，而建筑供热最终需要的是20-25℃的低品位的热能;直接燃烧矿物燃料为建筑供热意味着大量可用能的损失。如果先利用燃烧燃料产生的高温热能发电，然后利用电能驱动热泵从周围环境中吸收低品位的热能，适当提高温度再向建筑供热，就可以充分利用燃料中的高品位能量，大大降低用于供热的一次能源消耗。供热用热泵的性能系数，即供热量与消耗的电能之比，现在可达到3-4;火力发电站的效率可达35-58%(高值为燃气联合循环电站)。采用燃料发电再用热泵供热的方式，在现有先进技术条件下一次能源利用率可以达到200%以上。因此，采用热泵技术为建筑物供热可大大降低供热的燃料消耗，不仅节能，同时也大大降低了燃烧矿物燃料而引起的CO2和其他污染物的排放。

热泵利用的低温热源通常可以是环境(大气、地表水和大地)或各种废热。应该指出，由热泵从这些热源吸收的热量属于可再生的能源。

二、空调热泵的分类及其优缺点

以建筑物的空调(包括供热和制冷)为目的的热泵系统有许多种，例如有利用建筑通风系统的热量(冷量)的热回收型热泵和应用于大型建筑内部不同分区之间的水环热泵系统等。这里主要讨论利用周围环境作为空调冷热源的热泵系统。就其性质来分，国外的文献通常把它们分为空气源热泵 (air source heat pump, ASHP) 和地源热泵(ground source heat pump, GSHP)两大类。地源热泵又可进一步分为地表水热泵 (surface-water heat pump，SWHP)、地下水热泵 (groundwater heat pump, GWHP) 和地下耦合热泵 (ground-coupled heat pump, GCHP)。我国对热泵系统的术语尚未形成规范的用法。例如对地下水热泵系统有“地温空调”的商业名;而地下耦合热泵则在一些文献中称为“土壤源热泵”，或直接称为“地源热泵”。

空气源热泵以室外空气为一个热源。在供热工况下将室外空气作为低温热源，从室外空气中吸收热量，经热泵提高温度送入室内供暖。空气源热泵系统简单，初投资较低。空气源热泵的主要缺点是在夏季高温和冬季寒冷天气时热泵的效率大大降低。而且，其制热量随室外空气温度降低而减少，这与建筑热负荷需求趋势正好相反。因此当室外空气温度低于热泵工作的平衡点温度时，需要用电或其他辅助热源对空气进行加热。此外，在供热工况下空气源热泵的蒸发器上会结霜，需要定期除霜，这也消耗大量的能量。在寒冷地区和高湿度地区热泵蒸发器的结霜可成为较大的技术障碍。在夏季高温天气，由于其制冷量随室外空气温度升高而降低，同样可能导致系统不能正常工作。空气源热泵不适用于寒冷地区，在冬季气候较温和的地区，如我国长江中下游地区，已得到相当广泛的应用。

另一种热泵利用大地(土壤、地层、地下水)作为热源，可以称之为“地源热泵”。由于较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外温度，又低于夏季的室外温度，因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，且效率大大提高。此外，冬季通过热泵把大地中的热量升高温度后对建筑供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用;夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。这样在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。

地下水源热泵系统的热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水。经过换热的地下水可以排入地表水系统，但对于较大的应用项目通常要求通过回灌井把地下水回灌到原来的地下水层。最近几年地下水源热泵系统在我国得到了迅速发展。但是，应用这种地下水热泵系统也受到许多限制。首先，这种系统需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。因此在决定采用地下水热泵系统之前，一定要做详细的水文地质调查，并先打勘测井，以获

取地下温度、地下水深度、水质和出水量等数据。地下水热泵系统的经济性与地下水层的深度有很大的.关系。如果地下水位较低，不仅成井的费用增加，运行中水泵的耗电将大大降低系统的效率。此外，虽然理论上抽取的地下水将回灌到地下水层，但目前国内地下水回灌技术还不成熟，在很多地质条件下回灌的速度大大低于抽水的速度，从地下抽出来的水经过换热器后很难再被全部回灌到含水层内，造成地下水资源的流失。此外，即使能够把抽取的地下水全部回灌，怎样保证地下水层不受污染也是一个棘手的课题。水资源是当前最紧缺、最宝贵的资源，任何对水资源的浪费或污染都是绝对不可允许的。国外由于对环保和使用地下水的规定和立法越来越严格，地下水热泵的应用已逐渐减少。

地表水热泵系统的一个热源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。在靠近江河湖海等大体量自然水体的地方利用这些自然水体作为热泵的低温热源是值得考虑的一种空调热泵的型式。当然，这种地表水热泵系统也受到自然条件的限制。此外，由于地表水温度受气候的影响较大，与空气源热泵类似，当环境温度越低时热泵的供热量越小，而且热泵的性能系数也会降低。一定的地表水体能够承担的冷热负荷与其面积、深度和温度等多种因数有关，需要根据具体情况进行计算。这种热泵的换热对水体中生态环境的影响有时也需要预先加以考虑。

地下耦合热泵系统是利用地下岩土中热量的闭路循环的地源热泵系统。“地下耦合热泵”的名称直译自英文，不通俗。通常也称之为“闭路地源热泵”(closed-loop ground source heat pump)以区别于地下水热泵系统，或直接称为“地源热泵”。它通过循环液(水或以水为主要成分的防冻液)在封闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的传热。在冬季供热过程中，流体从地下收集热量，再通过系统把热量带到室内。夏季制冷时系统逆向运行，即从室内带走热量，再通过系统将热量送到地下岩土中。因此，地下耦合热泵系统保持了地下水热泵利用大地作为冷热源的优点，同时又不需要抽取地下水作为传热的介质。它是一种可持续发展的建筑节能新技术。美国能源部颁布法规，要求在全国联邦政府机构的建筑中推广应用地下耦合热泵供热空调系统。为了表示支持这种节能环保的新技术，美国总统布什在他的得克萨斯州的宅邸中也安装了这种地源热泵空调系统(见5月18日参考消息)。

三、地源热泵供热空调系统的经济性分析

地源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可供生活热水，一机多用。一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套装置或系统。系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。地源热泵系统的另一个显著的特点是大大提高了一次能源的利用率，因此具有高效节能的优点。地源热泵比传统空调系统运行效率要高约40-60%。另外，地源温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，整个系统的维护费用也较锅炉-制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。

迄今为止制约地下耦合热泵系统在我国应用的障碍主要是在地下埋管的初投资较高，以及政府、建筑设计人员和公众对这一技术缺乏了解。地源热泵空调系统的经济性取决于多种因素。不同地区，不同地质条件，不同能源结构及价格等都将直接影响到其经济性。根据国外的经验，由于地源热泵运行费用低，增加的初投资可在3-7年内收回，地源热泵系统在整个服务周期内的平均费用将低于传统的空调系统。

四、结束语

篇6：环保节能地源热泵技术应用研究

阐述了地源热泵技术的工作原理、分类及其应用意义,分析了地源热泵的特点及经济效益,介绍了地源热泵的发展历史以及国内对地源热泵的研究现状,提出地源热泵在我国节能、环保、可持续发展中具有广阔的前景.

作 者：仉安娜 唐远明 作者单位：辽宁省气象信息与技术保障中心,辽宁,沈阳,110016 刊 名：环境保护与循环经济 英文刊名：ENVIRONMENTAL PROTECTION AND CIRCULAR ECONOMY 年，卷(期)：20xx 28(12) 分类号：X773 关键词：地源热泵 节能 环保 可持续发展 研究

篇7：热泵技术

北京

1、选用地下（表）水地源热泵补助35元/㎡；

2.、选用地埋管地源热泵和再生水地源热泵补助50元/㎡。

沈阳

1、采用地源热泵水费、电费都有优惠；

2、规定建筑面积大于3000平方米必须采用地源热泵空调，给予一次性

35元—50元/平方米的补助。

重庆

1、利用可再生能源热泵机组的空调，按机组额定制冷量补助800/KW；

2、利用可再生能源提供生活热水的高温热泵机组，按机组额定制热量补

贴900元/KW。

烟台

1、地源热泵供热制冷的项目，按应用建筑面积20元/㎡的标准给予补助；

2、太阳能一体化与地源热泵结合项目按应用建筑面积25元/㎡标准给予

补助；

3、采用地源热泵技术的项目，采用地源热泵部分免缴基础设施配套中的供热外管网部分收费。

宜昌

1、土壤源热泵应用补贴50元/㎡；水源热泵应用补贴40元/㎡；

2、太阳能采暖空调和地源热泵太阳能一体化集成技术应用补贴65元/㎡。合肥

1、地源热泵项目补贴60元/㎡；

2、综合利用太阳能与地源热泵补贴90元/㎡。

天津地源热泵按照供热（冷）面积给予30—50元/㎡的财政补助，最高补助不

超过200万元。

长沙

1、土壤源热泵应用补贴40元/㎡；

2、污水源热泵应用补贴35元/㎡；

3、水源热泵应用补贴30元/㎡；

4、太阳能与地源热泵结合系统项目应用平均补贴53元/㎡。

宁波单体投资额在100万元以上，达到20%以上节能效果的节能项目，按投资

篇8：地源热泵技术简介

地源热泵技术在节能方面，较其他系统采暖时节约了30%～70%的能源，制冷时节能则可达到20%～40%。主要体现在以下几个方面：

第一，从运行效率角度讲，热泵机组的高效率在供暖模式上用运行系数COP来表示，它是输出能量与输入能量(电能)之比，目前热泵机组的COP一般都能达到3～4。热泵的效率是300%～400%，而空调机的效率是200%，电的效率是100%，燃油的效率是90%，燃煤的效率是55%，因此热泵的效率是最高的。

第二，从环保角度讲，热泵作为供热装置可以减少全球6%以上的二氧化碳排放量，是目前市场上可获得的减少二氧化碳排放量最大的单项技术之一。虽然热泵本身不排放二氧化碳，但电厂发电时的二氧化碳排放有1/3～1/4要算在热泵的账上，所以热泵摊有少量二氧化碳排放，但没有其他污染产生。

第三，从工程难易程度角度讲，地热热泵利用浅层地温的能源只需要钻50～100 m深的钻孔，有的地方或许需要200 m深，但比起地热井要钻1 000～3 000 m来经济、简易得多。如北京地区地表20 m以下，常年恒温在15℃左右，是相当理想的热源(散热体)。

篇9：浅谈地源热泵技术

【摘 要】地源热泵（Ground Source Heat Pump）技术是利用大地作为低位热源，通常是利用地球表面浅层水源如地下水、河流、湖泊中吸收的太阳能和地热能，并应用热泵原理，对建筑物进行冬季供暖、夏季制冷。

【关键词】地源热泵；热泵原理；冬季供暖；夏季制冷

0.前言

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，供热和空调已成为普通百姓的基本需求。热泵是一种在技术和经济上都有较大优势的解决供热问题的替代手段，同样作为一种清洁用能手段，与直接把电能转换为热能的电锅炉相比，采用热泵空调系统供热的电耗仅为前者的1/3～1/4，可以大大节省运行费用。热泵还科技兼顾生活热水供应，特别是在制冷工况下可利用制冷的废热加热热水，不需要额外消耗能量。

1.地源热泵的定义及原理概述

地源热泵（Ground Source Heat Pump）技术是利用大地作为低位热源，通常是利用地球表面浅层水源如地下水、河流、湖泊中吸收的太阳能和地热能，并应用热泵原理，对建筑物进行冬季供暖、夏季制冷。

地球表面浅层水源如深度在100米以内的地下水、地表的河流、湖泊和海洋中，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且温度一般都相对稳定。地源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源或土壤中蓄存起来，而冬季，则从水源或土壤中提取能量供给建筑物使用。其可以分为地下水热泵（groundwater heat pump ，GWHP）、地表水热泵（surface water heat pump，SWHP）和地耦合热泵（ground-coupled heat pump ，GCHP）， 地耦合热泵系统即通常所说的地埋管地源热泵系统。下文中的地源热泵系统就是指以地下土壤为热源的地埋管地源热泵系统。

地源热泵技术主要利用地层深处温度常年维持不变和蓄能的特点，在冬季，地下岩土的温度比周围环境空气的温度要高很多，所以我们将地能作为供暖的热源，通过热泵机组从地下提取热量 ，同时存储冷量供夏季使用；相反，在夏季，地下岩土的温度比周围环境空气的温度要低很多，我们又将地能作为空调的冷源，从地下提取冷量，同时存储热量供冬季使用，如此通过埋入地下的换热器与大地进行冷热交换，从而实现建筑空调和供热的目的。

2.地源热泵的优势

（1）传统的空调系统不论是水冷还是风冷，由于它的换热器必须置于暴露的空气中，因此会对建筑造型造成不好的影响，破坏建筑的外观；而地源热泵把换热器埋于地下，且远离主建筑物，故不会对其造型产生影响。

（2）风冷换热器与水冷换热器的换热环境均为大气，故不可避免地受到环境条件变化的影响，会明显降低换热效率；而地源热泵换热器是和大地换热，换热对象是Im以下的地层，其初始温度大约等于年平均温度，基本不受外界环境的影响。这种温度特性使地源热泵比传统空调运行效率要高40%-60%。地源热泵系统能充分利用蕴藏于土壤和湖泊中的巨大能量，循环再生，实现对建筑物的供暖和制冷。因而运行费用较低。地源热泵比风冷热泵节能40%，比电采暖节能70%。比燃气炉效率提高48%。所需电费制冷季比一般热泵空调减少50%。

（3）地源热泵系统运动部件要比常规系统少，因而减少维护，系统安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏，更加可靠，延长寿命。 地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管，寿命可达50年。

（4）地源热泵系统在运行中无需燃烧，因此不会产生有毒气体，也不会发生爆炸。

（5）由于地源热泵系统的供冷、供热更为平稳，一年四季任何时间都可以随时提供空调，可以随意设定室内温度，达到五星级要求。降低了停、开机的频率和空气过热和过冷的峰值。这种系统更容易适合供冷、供热负荷的分区。

（6）普通空调对环境的影响是很严重的.它不仅对臭氧层造成严重的破坏和产生令人难以忍受的噪声，还由于夏季将废热排入大气，冬季吸收大气中的热量而使大气、住宅周围的环境更加恶劣；而地源热泵可以利用大地的蓄热能力，把夏季多余的排人大地的热能在冬季取用，把冬季多余的冷能在夏季取用，以达到冬夏两季室内的供暖与供冷。同时该装置的运行几乎没有排放物和废弃物，所以不仅对大气没有影响，还能使大地不至于过冷和过热。

（7）对于热泵来说，缩小了热源与热汇间的温度差，这就保证了地源热泵系统能具有较高的性能系数（COP），地源热泵系统有效地克服了空气源热泵的技术障碍，并且效率大大提高。此外，地源热泵系统还具有噪音低、节省建筑空间不需冷却塔及室外风冷部分、占地面积少、无污染物排放、不抽取地下水、运行及维修费用低、寿命长等许多优点。

3.地源热泵的应用

地源热泵系统的能量来源于地下能源。它不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种理想的“ 绿色空调 ”。被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统。该系统无论严寒地区或热带地区均可应用。可广阔应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域。通过对普通的地源热泵机组研究，对系统流程进行了改进，使普通的地源热泵机组在供热或制冷的同时，供应生活热水，做到一机多用，节约初投资。